电化学装置用电解质、制备所述电解质的方法以及包含所述电解质的电化学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电化学装置用固体电解质。所述固体电解质包含由如下组成的复合物：掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质；和未交联的聚合物与交联的聚合物结构的网络。所述电解质，由于使用塑性晶体而具有可与液体电解质相比的高离子传导率，并由于引入所述未交联的聚合物/交联的聚合物结构网络而具有可与固体电解质相比的高机械强度。特别地，所述电解质的柔性高。另外，本发明专利技术还公开了一种制备所述电解质的方法。所述方法根本不需要使用溶剂。因此，所述电解质能够通过所述方法以简单的方式制备。所述电解质由于其高离子传导率和在柔性方面的高机械强度而适用于形状易于改变的线缆型电池中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电化学装置用电解质、制备所述电解质的方法以及包含所述电解质的电化学装置。
技术介绍
本申请要求在2010年6月14日在韩国提交的韩国专利申请10-2010-0056063号的优先权，通过参考将其完整内容并入本文中。作为最具代表性的电化学装置的二次电池是将外部电能转换成化学能、储存所述电能并在需要时由所述化学能发电的装置。将二次电池或“可再充电的电池”设计为可再 充电并使用多次。经常将铅酸电池、镍镉(NiCd)电池、镍氢(NiMH)电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池用作二次电池。与一次性原电池相比，二次电池具有更低的使用成本和更小的环境影响。目前，在需要低功率的场所如用于帮助汽车发动机启动的装置、便携式装置、仪器和不间断电力供应系统中使用二次电池。无线通讯技术方面的最近发展导致便携式装置的普及化并产生将装置连接到无线网络上的趋势。结果，对二次电池的需求呈爆炸性增长。另夕卜，为了防止环境污染，已经将混合动力车辆和电动车辆付诸实际使用，并通过将二次电池用于这些下一代车辆中，其降低了重量和成本并延长了电池的寿命以长期使用。通常，大部分二次电池因其制造工艺而为圆柱形、棱柱形或袋型形状。S卩，典型地通过将由负极、正极和隔膜构成的电极组件插入圆柱形或棱柱形金属壳或由铝层压板制成的袋型壳体中，并将电解质注入所述电极组件中而制造二次电池。因此，圆柱形、棱柱形或袋型二次电池从根本上需要特定的空间以进行组装，这对于开发各种便携式装置是一种障碍。由此，需要一种形状易于改变的新型二次电池，以及特别地，具有高离子传导率而没有任何泄漏危险的电解质。主要用于基于电化学反应的常规电化学装置的离子传导性有机电解质处于其中盐溶于非水有机溶剂中的液体形式。然而，使用处于液体形式的这种电解质造成电极材料劣化，提高有机溶剂蒸发的可能性，并造成安全问题，例如因高环境温度和升高的电池温度而造成燃烧和爆炸。泄露的危险和在实现各种电化学装置方面的困难是另外的安全问题。为了克服这种液体电解质的安全问题，已经提出了聚合物电解质如凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质。通常已知的是，电化学装置的安全性以液体电解质、凝胶聚合物电解质和固体聚合物电解质的顺序升高，但其性能以相同的顺序下降。已知的是，使用固体聚合物电解质的电化学装置因这些差的性能而尚未商业化。与液体电解质相比，凝胶聚合物电解质具有低的离子传导率、存在泄漏的危险并具有差的机械性能。韩国未审查专利公开2008-33421号公开了一种电解质，其使用塑性晶体基质代替使用液体有机溶剂。所述电解质展示了可与液体电解质相比的离子传导率。然而，所述电解质因其类似于液体的流动性而展示非常差的机械性能。实际上，需要隔膜以在使用电解质的电池中防止短路。在一些情况中，考虑引入线性聚合物基质如聚环氧乙烷以改善塑性晶体基质电解质的机械强度。然而，即使在这些情况中，电解质仍不会具有足以代替隔膜的使用的机械性能，且因为使用了溶剂，所以存在必须添加另外的干燥工艺的问题。由此，迫切需要开发一种使用塑性晶体基质电解质的固体电解质，其具有改善的机械性能并同时保持塑性晶体基质电解质的高离子传导率。
技术实现思路
技术问题设计本专利技术以解决现有技术的问题，因此本专利技术的目的是提供一种具有高离子传 导率并能够确保机械强度的塑性晶体基质电解质、以及制备所述电解质的方法。技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种电化学装置用电解质，其包含由如下组成的复合物掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质；与未交联的聚合物和交联的聚合物结构的网络。所述塑性晶体可以为例如丁二腈。所述离子盐优选为锂盐。这种锂盐的实例包括双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、双(全氟乙磺酰基)酰亚胺锂和四氟硼酸锂。所述未交联的聚合物可选自线性聚合物如聚环氧乙烷、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯和聚丙烯腈；支化聚合物如聚(甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和聚(2-甲氧基乙基缩水甘油醚)；及其两种以上的混合物。所述交联的聚合物结构可以通过具有两个以上官能团的单体的聚合而得到。所述具有两个以上官能团的单体旨在不仅包括单体，还包括具有由2 20个重复单元组成的低聚合度的聚合物。所述单体可选自乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和乙氧基化双酚A 二甲基丙烯酸酯。根据本专利技术的另一方面，提供一种制备所述电解质的方法，所述方法包括将掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质、未交联的聚合物和具有两个以上官能团的单体混合以制备溶液；以及对所述溶液中的所述具有两个以上官能团的单体进行聚合。有益效果本专利技术的电解质，由于使用塑性晶体而具有可与液体电解质相比的高离子传导率，并由于引入交联的聚合物结构而具有可与固体电解质相比的高机械强度。特别地，本专利技术的电解质具有高柔性。另外，本专利技术的方法根本不需要使用溶剂，所以不需要干燥。因此，本专利技术的电解质能够以简单方式制备。本专利技术的电解质由于其可与固体电解质相比的高离子传导率和高机械强度而适用于形状易于改变的线缆型电池中。附图说明附图显示了本专利技术的优选实施方案，并与上述公开内容一起用于进一步理解本专利技术的技术主旨。然而，不应将本专利技术解释为限制为所述附图。图I是显示在实施例I 3和比较例2中制备的电解质的拉伸强度的图。图2是显示在比较例I中制备的电解质的物理性质的照片。图3是显示在实施例I 3和比较例2中制备的电解质的离子传导率的图。图4是显示在制造例I和比较制造例I中制造的半电池的性能的图。图5是显示在制造例I中制造的半电池的性能的图。具体实施例方式下文中，将参考附图对本专利技术的优选实施方案进行详细说明。应理解，不应将说明书和附属权利要求书中使用的术语解释为限制于普通的和词典的含义，而是应在使得本专利技术人可以对术语进行适当定义以进行最好说明的原则的基础上，根据与本专利技术的技术方面相对应的含义和概念对所述术语进行解释。本专利技术提供一种电化学装置用固体电解质，其包含由如下组成的复合物掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质；与未交联的聚合物和交联的聚合物结构的网络。 所述掺杂有离子盐的塑性晶体基质电解质对所述未交联的聚合物/交联的聚合物结构网络的重量比可以为30:70 90:10。所述未交联的聚合物对所述交联的聚合物结构的重量比可以为10:90 70:30。电解质充当在正极与负极之间传输锂离子并在二次电池的性能方面发挥重要作用的介质。塑性晶体是其分子或离子展示转动无序，但其重力中心占据与晶体晶格结构对准的位置的化合物。塑性晶体的转动相通常是在不高于熔点的温度下由固体到固体的转变而产生的。作为固体到固体的转变的结果，塑性晶体展示高的塑性、机械流动性和传导性。特别地，掺杂有离子盐导致高离子传导率，从而使得塑性晶体适用于二次电池用电解质中。然而，塑性晶体基质电解质的流动性在机械性能方面是不利的。为了改善该缺点，将未交联的聚合物/交联的聚合物结构网络引入塑性晶体基质电解质中。与线性聚合物不同，交联的聚合物结构由于分子链之间的化学结合而具有三维结构。在仅将交联的聚合物结构引入塑性晶体基质电解质中的情况中，获得了高离子传导率和优异的机械性能，但展示不足的柔性。在本专利技术中，将其中交联的聚合物结构和未交联的聚合物共存的网络引入塑性晶体基质电解质中以确保电解质的优异机械性能。所述网络的引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：权友涵，金帝映，李相英，吴丙薰，金奇泰，河孝庭，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：